(57)【要約】    【課題】  音像を定位させた際に、聴取者に自然な広がり感を与えることが可能な音声調整装置、音声調整方法及び音声調整用プログラムを提供する。    【解決手段】  ＤＳＰ３０に、音像処理部６０、混合部７０を備える。音像処理部６０は、複数の音源毎に設けられ、音像定位部６１、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６３、音像拡張部６４，６５、加算器６６，６７を有する。音像処理部６０の入力側を、音像定位部６１に直接入力される経路（Ｘ２）と、ハイパスフィルタ６２に入力される経路と、ローパスフィルタ６３に入力される経路とに分岐する。ハイパスフィルタ６２、音像拡張部６４を経由した音声信号と、ローパスフィルタ６３、音像拡張部６５を経由した音声信号を、それぞれ加算して音像定位部６１に入力し（Ｘ１、Ｘ３）、Ｘ２の左右に定位するように出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力された元音声信号の音像を調整し、複数の出力手段に対応する複数の経路で出力する音像処理部を有する音声調整装置において、
前記音像処理部は、
前記元音声信号の周波数帯域ごとの利得を選択的に制御する周波数特性制御部と、
前記元音声信号及び前記周波数特性制御部から出力された音声信号を、それぞれ異なる位置に定位させる音像定位部と、
を有することを特徴とする音声調整装置。
【請求項２】
前記周波数特性制御部は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの双方若しくは一方を含むことを特徴とする請求項１記載の音声調整装置。
【請求項３】
前記周波数特性制御部と前記音像定位部との間に、前記周波数特性制御部から出力された音声信号の音像を拡張する音像拡張部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音声調整装置。
【請求項４】
前記周波数特性制御部は、ローパスフィルタとハイパスフィルタを含み、
外部から入力された前記元音声信号の経路は、前記音像定位部へ入力される経路と、前記ローパスフィルタへ入力される経路と、前記ハイパスフィルタへ入力される経路とに分岐され、
前記ローパスフィルタの出力側には、前記ハイパスフィルタからの出力を加算して前記音像定位部へ出力する加算器が設けられ、
前記ハイパスフィルタの出力側には、前記ローパスフィルタからの出力を加算して前記音像定位部へ出力する加算器が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音声調整装置。
【請求項５】
前記ハイパスフィルタ及び前記ローパスフィルタと前記加算器との間には、音声信号の音像を拡張する音像拡張部が設けられていることを特徴とする請求項４記載の音声調整装置。
【請求項６】
音像処理部が、外部から入力された元音声信号を調整し、複数の出力手段に対応する複数の経路で出力する音声調整方法において、
前記音像処理部が備える周波数特性制御部が、外部から入力された元音声信号の周波数帯域ごとの利得を選択的に制御し、
前記音像処理部が備える音像定位部が、前記元音声信号及び前記周波数特性制御部から出力された音声信号を、それぞれ異なる位置に定位させることを特徴とする音声調整方法。
【請求項７】
コンピュータを制御することにより、外部から入力された元音声信号を調整させ、複数の出力手段に対応する複数の経路で出力させる音声調整用プログラムにおいて、
前記コンピュータに、
外部から入力された元音声信号の周波数帯域ごとの利得を選択的に制御し、
この周波数帯域ごとの利得を選択的に制御された音声信号と前記元音声信号を、それぞれ異なる位置に定位させることを特徴とする音声調整用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の音声信号を合成して出力する音声調整技術に係り、特に、音像を定位させるとともに広がりを与える音声調整装置、音声調整方法並びに音声調整用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の音声信号に種々の調整を行って出力する音声調整装置の技術は、例えば、ホール、映画館、スタジオ等の施設に設置された音声調整卓として実用化されている。音声調整卓は、マイクや記録媒体から入力された音声信号の周波数成分や信号レベルを、操作卓に設けられたスイッチ等の切替手段やボリューム等の可変手段を操作することによって変化させ、ミキサー等の混合手段によって合成し、施設に配設されたスピーカから音声として出力させるものである。
【０００３】
このような音声調整卓は、スピーカの設置された位置によって決まる領域のいずれかに、特定の音像を定位させる音像定位機能を有している。この機能は、ｐａｎ−ｐｏｔと呼ばれる音像定位手段を用いて、入力された左右のスピーカの音声信号の増幅率等を調整することによって実現される（特許文献１参照）。例えば、映画の映像等において画面に登場している人物に合わせて、その人物が発する音声を、人物の位置に合わせて定位させることができる。
【０００４】
複数のスピーカを聴取者の周囲に配置してサラウンド効果を狙った場合であっても、かかる音像定位技術を適用することができる。つまり、あらかじめ設定されたパラメータに基づいて、各スピーカから出力される音声信号の増幅率が調整され、聴取者の周囲のいずれかの位置に、音像を定位させることができる。また、手動により可変手段を操作して増幅率を変化させたり、あらかじめ設定されたタイミングに従って増幅率を変化させることによって、定位させた音像が移動する効果を得ることもできる。
【特許文献１】特開２００３−２８０６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、入力された複数の音声信号について、それぞれの音像を特定の位置に定位させた場合、各定位位置は非常に狭い領域、いわば点になる傾向がある。これは、現実に存在する音としては、不自然になりがちである。これに対処するため、正面側の中央に定位している状態で、左右の出力を調整することによって音像の解像度を変え、左右へ広がっているような感じを与えることができるダイバージェンスと呼ばれる技術が存在する。
【０００６】
しかし、ダイバージェンスでは、正面側の特定の点の音像に左右の広がりを与えるに過ぎないため、必ずしも、個々の音に適した自然な広がり感が得られるわけではない。一般的に、高音域と低音域の音声は方向性は異なっており、特に低音域については、点で特定されるような方向性を持たない。このため、例えば、サラウンド効果を得る場合に、後方において特定の音像が点で定位すると、低音域が方向性を持ってしまう不自然な状態となる。このように定位させた音像に対して、単純に広がりを持たせたとしても、高音域成分と低音域成分に自然な広がり感を得ることはできない。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、音像を定位させた際に、聴取者に自然な広がり感を与えることができる音声調整装置、音声調整方法及び音声調整用プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、外部から入力された元音声信号の音像を調整し、複数の出力手段に対応する複数の経路で出力する音像処理部を有する音声調整装置において、前記音像処理部は、前記元音声信号の周波数帯域ごとの利得を選択的に制御する周波数特性制御部と、前記元音声信号及び前記周波数特性制御部から出力された音声信号を、それぞれ異なる位置に定位させる音像定位部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項６の発明は、音像処理部が、外部から入力された元音声信号を調整し、複数の出力手段に対応する複数の経路で出力する音声調整方法において、前記音像処理部が備える周波数特性制御部が、外部から入力された元音声信号の周波数帯域ごとの利得を選択的に制御し、前記音像処理部が備える音像定位部が、前記元音声信号及び前記周波数特性制御部から出力された音声信号を、それぞれ異なる位置に定位させることを特徴とする。
【００１０】
請求項７の発明は、コンピュータを制御することにより、外部から入力された元音声信号を調整させ、複数の出力手段に対応する複数の経路で出力させる音声調整用プログラムにおいて、前記コンピュータに、外部から入力された元音声信号の周波数帯域ごとの利得を選択的に制御し、この周波数帯域ごとの利得を選択的に制御された音声信号と前記元音声信号を、それぞれ異なる位置に定位させることを特徴とする。
【００１１】
以上のような請求項１、６及び７の発明では、元音声信号から透過若しくは増強された周波数成分を、元音声信号とは異なる位置に定位させることにより、元音声信号を単純に点で定位させたり拡張したりする場合に比べて、出力音声に自然な広がりを与えることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の音声調整装置において、前記周波数特性制御部は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの双方若しくは一方を含むことを特徴とする。
【００１３】
以上のような請求項２の発明では、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの双方若しくは一方によって、元音声信号の低音域及び高音域の双方若しくは一方を抽出し、これを元音声信号と異なる位置に定位させることにより、自然な広がりを与えることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の音声調整装置において、前記周波数特性制御部と前記音像定位部との間に、前記周波数特性制御部から出力された音声信号の音像を拡張する音像拡張部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
以上のような請求項３の発明では、フィルタによって抽出された周波数の音声信号を拡張するので、これを元音声信号と異なる位置に定位させることにより、自然な広がりを与えることができる。特に、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの双方を備えている場合には、高音域成分と低音域成分の音像の広がりを、それぞれ別に調整できるので、音像全体の広がり感が自然な感じとなる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の音声調整装置において、前記周波数特性制御部は、ローパスフィルタとハイパスフィルタを含み、外部から入力された前記元音声信号の経路は、前記音像定位部へ入力される経路と、前記ローパスフィルタへ入力される経路と、前記ハイパスフィルタへ入力される経路とに分岐され、前記ローパスフィルタの出力側には、前記ハイパスフィルタからの出力を加算して前記音像定位部へ出力する加算器が設けられ、前記ハイパスフィルタの出力側には、前記ローパスフィルタからの出力を加算して前記音像定位部へ出力する加算器が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
以上のような請求項４の発明では、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタによって抽出された周波数成分の音声信号が、互いに加算された経路が２つあり、これが、元音声信号と異なる位置に定位するように出力されるので、音声に自然な広がりを与えることができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４の音声調整装置において、前記ハイパスフィルタ及び前記ローパスフィルタと前記加算器との間には、音声信号の音像を拡張する音像拡張部が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
以上のような請求項５の発明では、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタによって抽出された周波数成分の音声信号が、拡張されて加算されるので、音声に自然な広がりを与えることができる。特に、高音域成分と低音域成分の音像の広がりを、それぞれ別に調整できるので、音像全体の広がり感が自然な感じとなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、音像を定位させた際に、聴取者に自然な広がり感を与えることが可能な音声調整装置、音声調整方法及び音声調整用プログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態（実施形態）について、図１〜６を参照して説明する。
［構成］
まず、本実施形態の全体構成の概略は以下の通りである。すなわち、図１に示すように、本実施形態は、操作卓２０、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３０、Ａ／Ｄ変換部４０及びＤ／Ａ変換部５０等を備えた音声調整卓１０として構成されている。操作卓２０は、スライドボリュームやスイッチ等の入力手段、ＬＣＤやＬＥＤ等の表示手段を備えており、操作者が、所望の入力操作を行うことができる。ＤＳＰ３０は、マイクＭＣ等の音声入力手段や、テープ装置ＴＰやハードディスク装置ＨＤＤ等の記録媒体から入力された各種音源に対応する音声信号を、操作卓２０からの操作入力に応じて調整し、スピーカＳＰ１〜８へ出力する手段である。
【００２２】
入力される音声信号がアナログ信号の場合には、Ａ／Ｄ変換部４０によるディジタル変換後、ＤＳＰ３０に入力される。また、ＤＳＰ３０から出力されるディジタル信号は、Ｄ／Ａ変換部５０によりアナログ変換後、スピーカＳＰ１〜８に出力される。ＤＳＰ３０、Ａ／Ｄ変換部４０、Ｄ／Ａ変換部５０を実現するための回路は、例えば、これらの機能を実現するＡＳＩＣやＣＰＵ等のＩＣチップやその他の周辺回路によって構成したり、複数の機能を集約したシステムＬＳＩによって構成する等、種々考えられるものであり、特定のものには限定されない。ハードウェア処理とソフトウェア処理の範囲も自由である。
【００２３】
また、パーソナルコンピュータやサーバ装置のような汎用のコンピュータを、プログラムで制御することで実現することもできる。この場合のプログラムは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで、本実施形態における各部の機能を実現するものであり、かかるプログラム及びプログラムを記録したハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭその他の種々の記録媒体は単独でも本発明の一態様である。従って、例えば、コンピュータにアプリケーションプログラムをインストールすることにより、本実施形態を構成することもできる。
【００２４】
上記のようなＤＳＰ３０の機能の一部として、音声調整装置が構成されている。すなわち、ＤＳＰ３０は、図２に示すように、音像処理部６０、混合部７０としての機能を有している。音像処理部６０は、複数の音源毎に設けられ、それぞれに入力された音声信号に対して、音像定位と広がりを与えるものである。なお、音源は、上記のように、マイクＭＣ等の入力手段からリアルタイムに入力されるものであっても、テープ装置ＴＰやハードディスク装置ＨＤＤ等の記録媒体にあらかじめ録音されたものであってもよい。映画やＴＶ番組のように、映像信号とは論理的若しくは物理的に異なる領域（トラック、ファイル等）に記録された音声信号であってもよい。
【００２５】
各音像処理部６０は、音像定位部６１、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６３、音像拡張部６４，６５、加算器６６，６７を有している。音像定位部６１は、各スピーカＳＰ１〜８に対応するｂｕｓ１〜８に出力する音声信号のレベルを調整して、音像を定位させる手段である。かかる音像の定位は、例えば、あらかじめ設定されたパラメータに従って、若しくは操作卓２０からの制御信号に従って、各ｂｕｓ１〜８に対応する音声信号の増幅率を変えることによって実現できる。
【００２６】
このような音像処理部６０の入力側は、音声信号が、音像定位部６１に直接入力される経路（Ｘ２）と、ハイパスフィルタ６２に入力される経路と、ローパスフィルタ６３に入力される経路とに分岐している。ハイパスフィルタ６２は、入力された音声信号の低音域をカットして、高音域を選択的に通過させる手段である。ローパスフィルタ６３は、入力された音声信号の高音域をカットし、低音域を選択的に通過させる手段である。
【００２７】
音像拡張部６４，６５は、それぞれハイパスフィルタ６２及びローパスフィルタ６３の出力側に接続されている。この音像拡張部６４，６５は、入力された音声信号に対して音像を拡張する手段であり、例えば、図３に示すように、外部入力によって制御される増幅器によって構成されている。音像拡張部６４，６５における増幅率は、あらかじめ設定されたパラメータ若しくは操作卓２０からの制御信号に従うが、互いに独立して調整可能である。なお、互いに連動するように設定してもよい。ここで、ハイパスフィルタ６２は、高域増強型のシェルピングタイプのイコライザ、ローパスフィルタ６３は低域増強型のシェルピングタイプのイコライザとしてもよい。つまり、請求項に記載の周波数特性制御部は、いわゆるフィルター、イコライザ等、音声信号の周波数帯域ごとの利得を選択的に制御できるものを広く含むものである。
【００２８】
加算器６６，６７は、音像拡張部６４，６５の出力側に接続されている。この加算器６６，６７は、入力された音声信号を加算する手段である。本実施形態においては、加算器６６は、音像拡張部６４からの出力と、音像拡張部６５からの出力を加算する。加算器６７は、音像拡張部６５からの出力と音像拡張部６４からの出力を加算する。加算器６６，６７からの出力は、それぞれ音像定位部６１に入力される（Ｘ１、Ｘ３）。
【００２９】
混合部７０は、複数の音像処理部６０から出力される音声信号を、ｂｕｓ１〜８毎に混合して、ＢＵＳ１〜８に出力する手段である。ＢＵＳ１〜８は、各スピーカＳＰ１〜８に対応している。スピーカＳＰ１〜８は、サラウンド効果を得るために、聴取者の周囲に配設されており、ＢＵＳ１〜８の出力に応じて特定の音像が定位するように、音声が出力される。
【００３０】
［作用］
以上のような本実施形態の処理を、図２及び図４〜６を参照して説明する。すなわち、操作卓２０の入力手段を操作することにより、各スピーカＳＰ１〜８に対応するＢＵＳ１〜８の間のいずれに、音像を定位させるかを決定する。例えば、図４に示すように、フィルタ及び拡張処理を経ていない音声信号（Ｘ２）の音像を、ＢＵＳ１とＢＵＳ２の間の位置に定位させるように設定する。
【００３１】
本実施形態の音像定位部６１は、各入力Ｘ１、Ｘ２及びＸ３に対応する音像を、それぞれ所望の位置に定位させることができる。例えば、Ｘ１とＸ３を、Ｘ２の左右に定位させることが考えられる。この場合、図５に示すように、Ｘ２からのＸ１、Ｘ３の左右の開き量を一定とすることにより、Ｘ２の定位位置（ＢＵＳ１からの回転角度θ）が決まると、Ｘ１及びＸ３の定位位置（ＢＵＳ８からの回転角度θ、ＢＵＳ２からの回転角度θ）も決まるように設定してもよい。または、Ｘ１，Ｘ３のθを独立に設定するようにしてもよい。
【００３２】
各音像処理部６０に入力された音声信号は、一つは直接音像定位部６１に入力される（Ｘ２）。また、ハイパスフィルタ６２によって高音域を選択された音声信号は、音像拡張部６４によって拡張される。ローパスフィルタ６３によって低音域を選択された信号は、音像拡張部６５によって拡張される。音像拡張部６４によって増幅された音声信号と音像拡張部６５によって増幅された音声信号は、加算器６６によって加算され、音像定位部６１のＸ１に入力される。音像拡張部６５によって増幅された音声信号と、音像拡張部６４によって増幅された音声信号とは、加算器６６によって加算され、音像定位部６１のＸ３に入力される。
【００３３】
音像定位部６１は、Ｘ２、Ｘ１とＸ３が、上記のような設定に従って定位するように、各ｂｕｓ１〜８に音声信号を出力する。そして、各音像処理部６０から出力された音声信号は、混合部７０において、各ｂｕｓ１〜８毎に混合され、それぞれに対応するＢＵＳ１〜８に出力される。なお、図６は、ＢＵＳｎとＢＵＳｎ＋１間に定位させた場合の出力電圧特性の例である。この図６において、横軸は、ＢＵＳｎ＝０を基準としたときの定位位置のＢＵＳｎ＋１＝１のポジションに対する比率であり、音圧レベルの総和が一定となるように制御されている。ＢＵＳ１〜８からの出力は、Ｄ／Ａ変換部５０により変換され、各スピーカＳＰ１〜８に出力される。ＢＵＳ１〜８からの出力は、Ｄ／Ａ変換部５０により変換され、各スピーカＳＰ１〜８に出力される。これにより、各スピーカＳＰ１〜８から出力される音声は、入力信号のままの音像がＸ２の位置に定位し、その左右に高音域及び低音域が拡張された音像が定位したものとなる。
【００３４】
［効果］
以上のような本実施形態によれば、定位させた音像の左右に、その高音域及び低音域を拡張した音像が定位するので、単に特定の音像を点で定位させたり、広がりを与えたりする場合に比べて、周波数に応じた広がりを与えることができ、聴取者に対して自然な音声を出力することができる。
【００３５】
また、ハイパスフィルタ６２として高域増強型のシェルピングタイプのイコライザを用い、ローパスフィルタ６３として低域増強型のシェルピングタイプのイコライザとした場合、通常のダイバージェンスと相乗した効果が得られる。各音像拡張部６４，６５のゲインの増減で音像の幅を変えることができる。この場合、例えば、Ｘ１、Ｘ３のθが固定であっても、広がり感を簡単に調整することができる（つまりθを変えるのと同じ効果が得られる）。
【００３６】
［他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態における音像拡張部を省略してもよい。すなわち、第１の実施形態における音像拡張部のいずれか一方若しくは双方を省略しても、Ｘ１〜Ｘ３の定位位置の調整によって、自然な広がりを得ることが可能である。また、高音域は方向性を有しているため、必ずしも選択的に拡張させる必要はない。このため、上記の実施形態において、ハイパスフィルタを省略することもできる。音源の数及びこれに対応する入力手段や音像処理部の数、スピーカの数及びこれに対応する経路の数も、自由に増減変更可能である。スピーカの配置位置も自由である。
【００３７】
なお、上記の説明は、ＤＳＰによる音声信号の処理の一部を説明したに過ぎず、音声調整卓としての種々の機能を実現するために、ＤＳＰは、エコーやリバーブその他多くの処理を行うことができる。従って、上記の本実施形態による音声処理に加えて、各信号の周波数特性、位相等を調整する等の処理を行うことも可能である。フィルタによってどの程度の高音域若しくは低音域の周波数をカットオフするかは自由である。さらに、音像の拡張や定位のための演算処理も、現在又は将来において利用可能なあらゆる手法を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の実施形態の音像拡張部を示すブロック図である。
【図４】図２の実施形態の元の音声信号の音像定位位置を示す説明図である。
【図５】図２の実施形態のフィルタ処理後の音声信号の音像定位位置を示す説明図である。
【図６】図２の実施形態のＢＵＳ間の出力電圧特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…音声調整卓
２０…操作卓
４０…Ａ／Ｄ変換部
５０…Ｄ／Ａ変換部
６０…音像処理部
６１…音像定位部
６２…ハイパスフィルタ
６３…ローパスフィルタ
６４，６５…音像拡張部
６６，６７…加算器
７０…混合部
ＭＣ…マイク
ＳＰ１〜８…スピーカ
ＴＰ…テープ装置
ＨＤＤ…ハードディスク装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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